29. Напряженное состояние верхней части земной коры

Напряженное состояние земной коры характеризует не только сами поверхностные слои, которые можно наблюдать непосредственно, но и более глубинные части земной коры, причем величина напряжения составляет несколько сот мегапаскалей (МПа). Тот факт, что горные породы испытывают большие напряжения, уже давно хорошо известен. Строители тоннелей столкнулись с ним еще в прошлом столетии. С того времени и началось изучение напряженного состояния массивов горных пород. Установлено, что напряжения обладают не только вертикальной, но и горизонтальной компонентой. Изучение напряженного состояния земной коры на всю ее глубину в целом и массивов горных пород имеет не только важное научное, но и практическое значение. Знание напряженного состояния массивов горных пород позволяет в несколько раз увеличить надежность подземных сооружений. Поскольку все тектонические процессы связаны с действующим в каждый момент времени полем напряжения в земной коре, знание этого поля в настоящее время и геологическом прошлом необходимо для понимания геологических явлений.

30. Природный поля напряжений

Природные источники электромагнитных полей делят на две группы. Первая - поле Земли - постоянное электрическое и постоянное магнитное поле. Вторая группа - радиоволны, генерируемые космическими источниками (Солнце, звезды и т. д.), атмосферные процессы - разряды молний и т. д.

31. Напряженное состояние горных пород до проведения в них выработок

Горные породы внутри земной коры находятся в состоянии напряженного равновесия, вызываемого действием сил гравитационного и тектонического характера. Из-за отсутствия свободных пространств внутри массива без влияния внешних сил породы не могут перемещаться, изгибаться или изменять свою форму.

При проведении в толще пород горных выработок вокруг них происходит перераспределение напряжений, в процессе которого породы стремятся перейти в новое состояние равновесия и претерпевают те или иные деформации. Напряжения или силы, возникающие внутри массива горных пород вследствие проведения выработки и вызывающие деформации окружающих выработку горных пород, называются горным давлением.

Характер и величина горного давления зависят от физико-механических свойств горных пород, глубины заложения выработки от поверхности, формы и размеров ее поперечного сечения, положения выработки в пространстве и других факторов.

32. Сейсмические напряжения в массиве горных пород.

При сейсмических воздействиях в грунтовых массивах, служащих основанием или средой для самых различных сооружений, возникает сложное и неоднородное напряжённо-деформированное состояние (НДС). В зависимости от интенсивности сейсмического воздействия, геологического строения и рельефа массива грунта в нём могут образоваться области предельного равновесия различного размера и формы, которые в конечном итоге могут привести к остаточным перемещениям или к потере местной устойчивости.

Важным фактором, влияющим на характер формирования НДС в массиве, является форма его рельефа. Известно, что наибольшее влияние сейсмическое воздействие оказывает на склоны или откосы, т.к. они являются концентраторами НДС. Кроме того в условиях естественного залегания во внутренних областях склонов и откосов преобладают касательные напряжения, которые определяют степень приближения массива к предельному состоянию.

Сейсмическое воздействие на склоне и откосе увеличивает степень приближения к предельному состоянию и может служить спусковым механизмом, способствующим переходу массива в состояние предельного равновесия, т.е. переходу к катастрофической фазе (оползню). Если же этого не происходит, то неизбежно возникают остаточные перемещения или трещины, в том числе на поверхности массива. Поэтому количественное прогнозирование НДС массивов грунтов на склонах и откосах с определением остаточных перемещений и коэффициента устойчивости является одной из важных задач сейсмостойкого строительства в горно-складчатых областях, в том числе черноморского побережья.